解析锂离子电池热失控过程
来源：宝鄂实业
2019-05-29 17:08
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锂离子电池热失控事故的触发原因有很多种，根据触发的特征，可以分为机械滥用触发、电滥用触发和热滥用触发三种方式。
机械滥用：指的是由汽车碰撞等引起的针刺、挤压以及重物冲击等；
电滥用：一般由电压管理不当或电器元件故障引起，包括短路、过充电和过放电等；
热滥用：由温度管理不当导致的过热引起的。
这三种触发方式之间相互关联，如上图所示，机械滥用一般会引起电池隔膜的变形或破裂，导致电池内部正负极直接接触短路，出现电滥用；而电滥用下，焦耳热等产热增加，引起电池温度上升，发展为热滥用，进一步触发电池内部的链式产热副反应，最终导致电池热失控发生。
电池热失控都是由于电池的生热速率远高于散热速率，且热量大量累积而未及时散发出去所引起的。从本质上而言，“热失控”是一个能量正反馈循环过程：升高的温度会导致系统变热，系统变热后温度升高，又反过来让系统变得更热。不严格的划分，电池热失控可以分为三个阶段：
第1阶段：电池内部热失控阶段
由于内部短路、外部加热，或者电池自身在大电流充放电时自身发热，使电池内部温度升高到90℃～100℃左右，锂盐LiPF6开始分解；对于充电状态的碳负极化学活性非常高，接近金属锂，在高温下表面的SEI膜分解，嵌入石墨的锂离子与电解液、黏结剂会发生反应，进一步把电池温度推高到150℃，此温度下又有新的剧烈放热反应发生，例如电解质大量分解，生成PF5,PF5进一步催化有机溶剂发生分解反应等。
第2阶段：电池鼓包阶段
电池温度达到200℃之上时，正极材料分解，释放出大量热和气体，持续升温。250-350℃嵌锂态负极开始与电解液发生反应。
第3阶段：电池热失控，爆炸失效阶段
在反应发生过程中，充电态正极材料开始发生剧烈分解反应，电解液发生剧烈的氧化反应，释放出大量的热，产生高温和大量气体，电池发生燃烧爆炸。
